地震监测钻井设计及工艺研究.pdf

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1、Vo1．49No．52013年9月GE0L0GYANDEXPL0RAT10NSeptember，2013地震监测钻井设计及工艺研究李粮纲，周奕，黎艺明，王鹏飞，吴朋青，邱敏，易威(中国地质大学(武汉)工程学院，湖北武汉430074)[摘要]采用井下地震仪可监测到许多地面地震台未记录到的微弱地震波；井下地层形变观测可以摆脱地表的天然及人为干扰，使观测数据更加真实地反应地层变化情况，可大幅度提高震源定位精度。本文结合实际工程对地震监测井的设计、钻井和固井的工艺技术进行了分析研究。针对地震监测井的特殊要求，采用了钻井综合防斜保直技术和分层注浆固

2、井新工艺，使所建地震监测井的垂直度和固井质量都达到了优良，为获取精准的地震监测数椐提供了基本保障。[关键词]井下地震监测钻井固井分层注浆[中图分类号]P641[文献标识码]A[文章编号]0495—5331(2013)05—0970—6LiLiang-gang，ZhouYi，LiYi-ming，WangPeng-fei，WuPeng-qing，QiuMin，YiWei．Astudyofdesignanddrillingtechnologyforearthquakemonitoringwells[J]．GeologyandExploratio

3、n，2013，49(5)：0970—0975．2地震监测钻井设计1引言2．1井孔选址自汶川地震和玉树地震之后，我国更加重视地在选择地震监测井点时，应避开振动源和油田震监测与预报研究工作，并进一步加强地震监测台开采区或工业采水区，避开滑坡和易发生洪涝的地网的建设与升级。湖北省“十一五”期间，在地震台区。一般根据干扰源的特性选取1—5km的避开距网建设方面投入了近1亿的资金，全面提升了地震离。避开距离最小值应达到在深井实地测试时的最台网的软硬件，对井下地震监测做了重点研究。大干扰双振幅要求。新增的地震监测井分为地声观测井和地层形变地下流体综合

4、观测井应选在地应力容易集中的观测井两种类型。地声观测井可观测极微震、超微地方。如活动断裂带，特别是深大断裂带的端点、拐震的变化规律；地层形变观测井可进行地层形变观点、交汇点。由于这些断裂带切入地壳很深，形成了测、地应力测量、水位、水温、地温及地下水化学成分许多地下水的天然通道，当巨大块体相对运动时，断测量等多种观测项目。裂带是地下活动最剧烈的地方，同时也是地下水最井下地层形变(地倾斜、体应变等)观测可以摆活跃的地方。脱地表的天然及人为干扰，如降雨、交通等等，使观地下流体综合观测井还应选在具有一定封闭条测数据更加真实地反应地层变化情况。件的

5、承压含水地层。这种含水层受降雨、蒸发、渗透为了使地震监测井达到精准观测的目标，首先的影响很小，能客观反映地壳的应变状态。必须保证钻井的各项技术指标满足地震监测的要2．2监测井设计求。因此地震监测井的钻井设计和施工工艺直接影2．2．1监测井最佳深度响监测数椐的精度和可信度。地声监测井的干扰幅度随井孔深度的增加而减小；另一方面，由于表层介质的放大作用，也使信号随深度的增加而减小。若干扰和信号随深度的减小[收稿日期]2013—06—03；【修订日期]2013—08—12；[责任编辑]郝情情。[第一作者]李粮纲(1961年一)，男，博士(后)，教

6、授，从事地质工程教学与科研工作。E-mail：lilg@cug．edu．cn。970第5期李粮纲等：地震监测钻井设计及工艺研究都遵从指数规律，即：号的水泥封底，井底水泥塞长度为3～5m；S^=So×10一(4)固井后先清洗井管，然后排干井内积水，最后用吸水海棉将井内水吸干；R=Ro×10一(5)井口处用高标号水泥配制混凝土浇筑井式中：台，井台高出地面《lm，面积约为4m×6m。井管高5。、5一分别为地面和深度为h处的信号；出水泥井台面0．5m，并在井口标刻方位刻度。。、一分别为地面和深度为h处的干扰；地下流体监测井在完井和固井方面与地声监

7、测A、A一分别为干扰和信号的衰减系数；井最大的不同点是：固井应满足封闭全部非观测层信噪比为：的要求。即井的上部采用无缝钢管做井管，并在井S^／R^=(So／Ro)×10‘’管与围岩之间灌注高标号的水泥浆固井；而井的下如果信噪比提高一个量级，即：部则采用花管与观测层连通。为了保证观测精确令(S^／R^)／(So／Ro)=10，度，井管尽可能不变径。为此，需要采用特殊的成井取对数log((S／R^)／(S。／R。))=1，和固井技术。可得出：2．2．4抽水试验与渗透系数计算11Sh／Rh1，对于地下流体观测井，抽水试验主要是为了查1g—S／—

8、Roo明地层渗透系数、导水系数、压力传导系数、给水度、因干扰比信号随深度衰减得快，即A>A，则越流系数、影响半径等有关水文地质参数，为地震观有：测提供水文地质资料。由于条件限制，地震观测井1／